重力波発見か - 米国の重力波観測所「LIGO」が12日に記者会見の実施を予告

 

米国の重力波観測所「LIGO」の観測チーム、カリフォルニア工科大学、マサチューセッツ工科大学は2月8日(現地時間)、2月11日に「重力波の探索に関する新しい情報を発表する」と明らかにした。発表内容は不明だが、アルベルト・アインシュタインが100年前にその存在を予測するも、未だ発見されていない「重力波」の検出に成功したという発表なのではないかという見方が強まっている。

発表は日本時間2月12日0時30分(米東部標準時2月11日10時30分)から、米ワシントンD.C.にあるナショナル・プレス・クラブで実施される。発表文には「今年はアルベルト・アインシュタインが重力波の存在を予測してから100周年となります。それを記念し、現在も行われている重力波の観測に向けた挑戦について話します」とのみ記載されており、具体的な発表内容については明らかにされていない。

また、LIGOと共同観測を行っている欧州の重力波観測所「VIRGO」も、同所にてLIGOと同時に会見を開くとしている。

重力波は別名「時空のさざ波」とも呼ばれ、重力は時空を歪ませており、その重力をもつ物体が動くと、その歪みが光の速度で周囲に伝わっていくとされる現象。今から100年前にアルベルト・アインシュタインが発表した一般相対性理論の中でその存在を予測し、これまで間接的に証明されたことはあるものの、未だ直接には検出されていはいない。もし検出に成功すればノーベル賞級とされるほか、重力波を使ってブラックホールや中性子星、超新星爆発など、さまざまな天体や宇宙現象を観測することで、これまで知られていた宇宙の現象に、また別の姿が見られたり、あるいは想像を超えるまったく新しい現象が見つかったりするかもしれないと期待されている。

米国や欧州、日本では1990年代から重力波を検出するためのレーザー干渉計の開発を進め、試験的な観測を実施しているが、現在まで検出はできなかった。その後、性能向上の改良を経て、昨年から再び観測が本格化しつつある。

先月には、物理学者のローレンス・クラウス氏がTwitterに「LIGOが重力波の検出に成功したようだ」と書き込んだことで大きな話題となった。その後、別の物理学者も、重力波の検出成功に関して書かれた論文を盗み見たと証言するなどし、その信憑性が増しつつある。なお、LIGO、VIRGOは、このうわさに対して沈黙を続けている。

ハンフォードにあるLIGO (C) Caltech/MIT/LIGO Laboratory

リヴィングストンにあるLIGO (C) Caltech/MIT/LIGO Laboratory

イタリアのピサに建設されたVIRGO (C) VIRGO Collaboration

重力波の検出への挑戦

重力波の検出をめぐっては、1965年に米メリーランド大学の科学者ジョセフ・ウェーバーが、巨大なアルミニウムの円柱をぶら下げて設置し、重力波が通過した際に円柱がゆがむのを検出することで重力波の存在を証明しようとしたのがそのさきがけである。1968年から69年にかけて、この2台が同時に「検出に成功」したとされるが、その後、第三者による追試など検証が行われた結果、何かの間違いだったと考えられている。

レーザー光を使って空間のゆがみを検出する「レーザー干渉計」という観測機器の実用化の目処が経ち、1992年から米国で「LIGO」(ライゴ)という計画がスタートした。LIGOはワシントン州のハンフォードと、ルイジアナ州のリヴィングストンの2か所にレーザー干渉計を設置して同時観測するというもので、2005年から観測が開始された。しかし検出はできず、2010年にいったん観測を停止して改良工事を実施。そして検出能力を10倍にまで高めた「アドヴァンストLIGO」が完成し、昨年9月から運用が始まっている。

またフランスとイタリア、オランダは、イタリアのピサに「VIRGO」(ヴィルゴ)を建設。VIRGOもLIGO同様、検出はできず、2011年に観測を停止し、検出能力を10倍も高くする「アドヴァンストVIRGO」への改良が進んでいる。

英国とドイツは、ドイツのハノーファーに「GEO 600」(ジー・イー・オー)を建設し、こちらも検出能力を高めた「GEO-HF」に生まれ変わっている。

また日本でも、1991年ごろから宇宙科学研究所(現JAXA/ISAS)や東京大学、国立天文台に実験的なレーザー干渉計が作られ、やがてより大型の「TAMA300」という干渉計による試験を経て、現在はニュートリノの観測でも知られる岐阜県飛騨市の神岡鉱山跡に大型低温重力波望遠鏡「KAGRA」(かぐら)が建設されている。すでに重力波の観測に必要な最低限の工事は終わっており、2015年度中に重力波の試験観測を始め、また施設全体が完成する2017年度からは本格観測を開始する予定となっている。

KAGRAの想像図 (C) 東京大学

参考

・LIGO Scientific Collaboration - Media Advisory for Feb 11, 2016
 http://www.ligo.org/news/media-advisory.php
・FEBRUARY 11th: Scientists to provide an update on the search for gravitational waves - Advanced Virgo
 http://public.virgo-gw.eu/february-11th-scientists-to-provide-an-update-on-the-search-for-gravitational-waves/
・真貝寿明. ブラックホール・膨張宇宙・重力波 一般相対性理論の100年と展開. 光文社, 2015, 340p.
・特集 重力波天文学が拓く宇宙 - 国立天文台
 http://www.nao.ac.jp/contents/naoj-news/data/nao_news_0247.pdf
・重力波とは? « KAGRA 大型低温重力波望遠鏡
 http://gwcenter.icrr.u-tokyo.ac.jp/plan/aboutu-gw
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